納米材料與技術

納米材料的基本概念和基本物理效應、納米材料的結構、尺寸和形貌的表徵技術、納米粉體材料的製備與表面修飾、一維納米材料的製備、納米複合材料的製備、納米結構材料的製備、納米材料的物理特性與應用、納電子器件的基本原理和微加工技術、納米材料與納米技術的最新進展和發展趨勢等。

課程設置應能支持培養目標達成，課程體系必須支持各項畢業要求的有效達成。

人文社會科學類通識課程約佔20%；數學和自然科學類課程約佔20%，實戰內容約佔20%，學科基礎知識和專業知識課程約佔35%。

人文社會科學類教育能夠使學生在從事材料工程設計時考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。

數學和自然科學教育能夠使學生掌握理論和實驗的方法為學生運用相應基本概念表述材料工程問題、設計與選擇材料、進行分析推理奠定基礎。

學科基礎類課程應包括學科的基礎內容，能體現數學和自然科學對專業應用能力的培養；專業類課程、實踐環節應能體現系統設計和實施能力的培養。

課程體系的設置應有企業或行業專家參與。

● 通識類課程

通識類知識涵蓋人文社會科學類知識、工具性知識、數學和自然科學類知識、經濟管理和環境保護類知識。

（1）人文社會科學類知識包括哲學、思想政治道德、政治學、法學、社會學等基本內容。

（2）工具性知識包括外語、計算機及信息技術、文獻檢索、科學研究方法論等基本內容。

（3）數學和自然科學類知識包括數學、物理學、化學、力學以及生命科學和地球科學等基本內容。

（4）經濟管理和環境保護類知識包括金融、財務、人力資源和行政管理、環境科學等方面的基本內容。

● 基礎類課程

學科基礎知識被視為專業類基礎知識，包括材料科學基礎、材料工程基礎、材料結構表徵等知識領域。

（1）材料科學基礎知識包括材料結構、晶體缺陷、相結構與相圖、非晶態結構與性能、固體表面與界面、材料的凝固與氣相沉積、擴散與固態相變、燒結、變形與斷裂、材料的電子結構與物理性能以及材料概論等。

（2）材料工程基礎知識包括流體流動基礎、熱量傳遞、傳質過程及其控制、材料及其產品設計、選材、製造加工成型以及失效分析等方面的基礎知識，工程製圖、機械設計及製造基礎、電工電子學等。

（3）物理化學知識包括氣體、熱力學第一定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、化學平衡、相平衡、化學反應動力學、電化學、表面現象和膠體分散系統等。

● 專業類課程

納米材料與技術專業課程主要包括電子技術、材料物理基礎、材料化學基礎、原子物理及量子力學、納米材料製備與表徵、微納加工技術、納米半導體材料、納米器件基礎、納米生物材料、納米磁性材料、納米能源材料、納米材料科學與技術前沿等課程。

● 實驗課程

實驗課程分為以下3個類型：

（1）公共基礎實驗

主要包括物理實驗、化學實驗、計算機基本操作實驗、電子電工實驗等。

（2）專業基礎實驗

主要包括材料科學基礎實驗、材料工程基礎實驗、材料研究與測試方法專業基礎訓練及綜合實驗。依據相應課程大綱，每門課程至少開設4個實驗項目，且能支持專業培養目標的達成。

（3）專業實驗

主要包括專業技能訓練、材料製備與性能綜合實驗等。要求開設材料的力學、熱學、電學等性能相關實驗至少7項，同時完成至少1種材料的製備，包括原料的選擇—配方計算—工藝方案設計—製備—相關性能測試及結構分析等全過程訓練。

● 課程設計

（1）機械零件設計

進行工程設計基本技能訓練。

（2）材料製備裝備設計

結合專業知識進行設備設計訓練。

（3）工廠工藝流程設計

針對至少1種材料生產工藝進行車間工藝流程設計。

● 專業實習

實習是學生接觸生產實際、接觸企業的重要實踐環節，各高校應建立穩定的校內外實習基地，制定符合生產現場實際的實習大綱，讓學生在實習中實踐所學知識，培養熱愛勞動的品質。

● 畢業設計（論文）

畢業設計（論文）是科研與教學結合最為密切的一個實踐環節，須制定與畢業設計（論文）要求相適應的標準和檢查保障機制，對選題、內容、指導、答辯等提出明確要求，保證課題的工作量和難度，並給學生提供有效指導，每位專業教師指導畢業設計（論文）的學生人數原則上每屆不超過6人。選題應結合納米材料與技術專業的工程實際問題，有明確的應用背景，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力。畢業設計（論文）可以從科研任務中選擇規模適當和相對獨立的題目，還可以通過與企業緊密合作的實戰教學活動來進行。

什麼是納米材料與技術?

想要了解納米材料與技術，首先要弄清楚“納米”是什麼。納米是長度單位，1納米是1米的十億分之一，大約相當於1根頭髮的八萬分之一。別看它身材小，但作用很大。因為納米正好介於以原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動空間為代表的宏觀世界的中間地帶，而且納米材料還帶有“特異功能”，具有奇異的化學物理特性。

例如，有些納米材料十分結實，強度比普通金屬高十幾倍，同時彈性又堪比橡膠，人們幻想有一天會使用這樣的納米鋼材製造出汽車、飛機或輪船，使它們的重量減少到原來的1/10;而有的納米材料輕而柔軟，又非常強韌，密度是鋼的1/6，而強度卻是鋼的l00倍，做防彈背心再好不過；還有的納米材料可以吸收太陽光中的光能，直接作為電源使用。

納米雖然微小，但是它構建的世界卻是神奇而宏大的。納米技術就是利用納米材料的奇妙性能，製造具有特定功能的零部件和產品的技術。一些權威專家預測，未來納米技術將在生物醫學、航空航天、能源和環境等領域“大顯身手”。

這個專業學什麼?

在2012年最新頒布的普通高等學校本科專業目錄中，納米材料與技術專業屬於工學門類中的材料類二級學科，標準學制4年，畢業后授予工學學士學位。

納米材料與技術專業的學習內容大體包括公共課程和專業課程兩部分。公共課程主要是數學、物理、化學、英語等。從大二起，學生會接觸到部分材料類、納米的專業知識。專業課程主要包括材料現代研究方法、材料化學基礎、材料物理性能、材料力學性能、量子統計、材料表面與界定、納米結構與性能、低維材料物理與技術基礎、磁性材料等。作為一個新興專業，很多院校還會根據各自的培養特點設置有針對性的專業課程，專門制定適合本校該專業的人才培養方案。

身材雖小領域寬廣，有學者曾預言，本世紀經濟發展的三大支柱產業是信息科學技術、生命科學技術和納米科學技術。而納米技術又是信息和生命科學技術進一步發展的堅固基石。未來的納米技術和納米材料將向新材料、微電子、計算機、醫學、航天、航空、環境、能源、生物技術和農業等諸多領域滲透。

以納米科技整體發展狀況而言，歐、美、日已大力發展多年，而我國的納米科技研究尚處在起步階段，無論是科研水平或市場契合度，與歐、美、日均有一定差距。但是差距大也意味著潛力大、空間大，一旦納米技術進入日常生活，該專業人才的需求量肯定會急劇上升。

納米材料與技術專業的畢業生具有紮實的材料科學以及與納米材料相關的數學、物理、化學、微電子、計算機應用等方面的基礎知識和技能。適應於高科技發展需要，可從事材料領域高科技研究和高新技術應用等工作。

畢業生主要在相關的科研機構、高等院校從事科學研究、教學工作，或者在電子信息、新能源、航空航天、儀器儀錶、生物醫藥等高科技企業從事新材料研製、新產品開發及新技術工藝研究等高科技含量的工作。

納米技術雖然在科研領域比較熱門，但產業化程度不高。該專業畢業生最理想的就業方向以研究單位和高校居多，也有很多人選擇進一步深造，進入國內外著名高校攻讀碩士、博士。

該專業學生主要學習納米材料與技術的基礎理論和基本技能，具備納米材料與技術專業的科學理論、基本知識和較強的實踐技能。

通過學習，將具備了以下幾方面的能力：

1、掌握數學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識；

2、學習懂得環境納米材料的綠色製備及其規模化、面向環境檢測的納米結構與器件的構築原理、方法；

3、了解納米材料與納米結構性能與機理；

4、研究納米材料在污染治理中的應用原理、技術與裝置研發、納米材料的環境效應與安全性評估、納米材料在節能和清潔能源中的應用等；

5、熟悉國家關於納米材料與技術方面的政策，國內外相關技術知識產權等方面的法律法規；

6、了解納米材料與技術的最新學科發展動向、理論前沿、應用前景；

7、掌握材料學的工藝裝備、測試手段與評價技術，具備相應的科研能力；

8、具有從事科學研究和解決工程中局部問題的能力。

該專業的畢業生一般都可以在科研院校及納米材料、黏合劑、塗料、電鍍、陶瓷等相關領域從事相關產品開發、生產和檢測等工作。與材料專業方面的學生基本有著相似的職業發展道路。

從專業網站招聘信息中可以發現，所招聘的納米材料人才主要承擔工作任務為納米材料表徵、石墨烯及碳納米材料研發、納米材料改性、納米材料合成、無機納米材料製備以及交叉學科納米材料應用。

總體而言，納米材料專業同學可以有以下去處：一是選擇繼續出國深造或者進高校、研究院從事納米材料研發工作，這是納米材料人才繼續本領域內研究的主要途徑。二是選擇進入納米材料行業企業。三是進入傳統材料相關企業。

無機非金屬材料工程（080203）、材料科學與工程（080205Y）、複合材料與工程（080206W）、高分子材料加工工程（080212S）、生物功能材料（080213S）、金屬材料工程（080202）等。

該專業為2011年新增專業，開設該專業的院校有：北京航空航天大學（10006），南京理工大學（10288），北京科技大學（10008），大連理工大學（10141），蘇州大學（10285），北京交通大學（10004），許昌學院（10480）。中央民族大學（10052）黃河科技學院，陝西科技大學。